Question

【題目】生產(chǎn)中可用雙氧水氧化法處理電鍍含氰廢水，某化學(xué)興趣小組模擬該法探究有關(guān)因素對破氰反應(yīng)速率的影響（注：破氰反應(yīng)是指氧化劑將CN﹣氧化的反應(yīng)）．
【相關(guān)資料】
①氰化物主要是以CN﹣和[Fe（CN）6]3﹣兩種形式存在．
②Cu2+可作為雙氧水氧化法破氰處理過程中的催化劑；Cu2+在偏堿性條件下對雙氧水分解影響較弱，可以忽略不計(jì)．
③[Fe（CN）6]3﹣較CN﹣難被雙氧水氧化，且pH越大，[Fe（CN）6]3﹣越穩(wěn)定，越難被氧化．
【實(shí)驗(yàn)過程】
在常溫下，控制含氰廢水樣品中總氰的初始濃度和催化劑Cu2+的濃度相同，調(diào)節(jié)含氰廢水樣品不同的初始pH和一定濃度雙氧水溶液的用量，設(shè)計(jì)如下對比實(shí)驗(yàn)：
（1）請完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）

實(shí)驗(yàn) 序號	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>	初始pH	廢水樣品體積/mL	CuSO4溶液的體積/mL	雙氧水溶液的體積/mL	蒸餾水的體積/mL
①	為以下實(shí)驗(yàn)操作參考	7	60	10	10	20
②	廢水的初始pH對破氰反應(yīng)速率的影響	12	60	10	10	20
③		7	60			10

（2）實(shí)驗(yàn)測得含氰廢水中的總氰濃度（以CN﹣表示）隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示．

實(shí)驗(yàn)①中20～60min時(shí)間段反應(yīng)速率：υ（CN﹣）= molL﹣1min﹣1 ．
（3）實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②結(jié)果表明，含氰廢水的初始pH增大，破氰反應(yīng)速率減小，其原因可能是 （填一點(diǎn)即可）．在偏堿性條件下，含氰廢水中的CN﹣最終被雙氧水氧化為HCO3﹣ ， 同時(shí)放出NH3 ， 試寫出該反應(yīng)的離子方程式： ．
（4）該興趣小組同學(xué)要探究Cu2+是否對雙氧水氧化法破氰反應(yīng)起催化作用，請你幫助他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證上述結(jié)論，完成下表中內(nèi)容．（己知：廢水中的CN﹣濃度可用離子色譜儀測定）

實(shí)驗(yàn)步驟（不要寫出具體操作過程）	預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論

Answer 1

【答案】
（1）雙氧水的濃度對破氰反應(yīng)速率的影響；10；20
（2）0.0175
（3）初始pH增大，催化劑Cu2+會(huì)形成Cu（OH）2沉淀，影響了Cu2+的催化作用（或初始pH增大，[Fe（CN）6]3﹣較中性和酸性條件下更穩(wěn)定，難以氧化）；CN﹣+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3﹣
（4）分別取等體積、等濃度的含氰廢水于甲、乙兩支試管中，再分別加入等體積、等濃度的雙氧水溶液，只向甲試管中加入少量的無水硫酸銅粉末，用離子色譜儀測定相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)兩支試管中的CN﹣濃度；相同時(shí)間內(nèi)，若甲試管中的CN﹣濃度小于乙試管中的CN﹣濃度，則Cu2+對雙氧水破氰反應(yīng)起催化作用；若兩試管中的CN﹣濃度相同，則Cu2+對雙氧水破氰反應(yīng)不起催化作用
【解析】解：（1.）影響該反應(yīng)的因素有pH以及雙氧水的濃度，實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑閺U水的初始pH對破氰反應(yīng)速率的影響和雙氧水的濃度對破氰反應(yīng)速率的影響，其它量應(yīng)不變，而且總體積不變，蒸餾水的體積為10mL，所以雙氧水的體積為20mL，所以答案是：雙氧水的濃度對破氰反應(yīng)速率的影響；10；20；
（2.）根據(jù)v= = =0.0175molL﹣1min﹣1 ， 所以答案是：0.0175；
（3.）pH越大，[Fe（CN）6]3﹣越穩(wěn)定，越難被氧化，所以破氰反應(yīng)速率減小；因?yàn)榍鑿U水中的CN一最終被雙氧水氧化為HC03 ， 其中的碳由+2價(jià)變成+4價(jià)，1mol轉(zhuǎn)移2mol的電子，而過氧化氫1mol也轉(zhuǎn)移2mol的電子，所以CN一和H2O2的物質(zhì)的量之比為1：1，所以反應(yīng)的離子方程式為：CN﹣+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3﹣ ， 所以答案是：初始pH增大，催化劑Cu2+會(huì)形成Cu（OH）2沉淀，影響了Cu2+的催化作用（或初始pH增大，[Fe（CN）6]3﹣較中性和酸性條件下更穩(wěn)定，難以氧化）；CN﹣+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3﹣；
（4.）分別取溫度相同、體積、濃度相同的含氰廢水的試樣兩等份，滴加過氧化氫，一份中加入少量的無水硫酸銅粉末，另一份不加，用用離子色譜儀測定廢水中的CN一濃度，如果在相同時(shí)間內(nèi)，若甲試管中的CN﹣濃度小于乙試管中的CN﹣濃度，則Cu2+對雙氧水破氰反應(yīng)起催化作用，反之則不起催化作用，
所以答案是：

實(shí)驗(yàn)方案（不要求寫出具體操作過程）	預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論
分別取等體積、等濃度的含氰廢水于甲、乙兩支試管中，再分別加入等體積、等濃度的雙氧水溶液，只向甲試管中加入少量的無水硫酸銅粉末，用離子色譜儀測定相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)兩支試管中的CN﹣濃度	相同時(shí)間內(nèi)，若甲試管中的CN﹣濃度小于乙試管中的CN﹣濃度，則Cu2+對雙氧水破氰反應(yīng)起催化作用；若兩試管中的CN﹣濃度相同，則Cu2+對雙氧水破氰反應(yīng)不起催化作用